[发明专利]水冷式电缆及相关的制造方法

说明书

水冷式电缆包括缠绕在内部支撑管(2)上的多根铜绳(1)、在端部处约束至铜绳(1)上的电端子(3)、以密封方式固定的外管(4)、以及多个护套(5)，每根铜绳(1)一个护套，所述护套以塑料或橡胶材料挤出铸造在每根铜绳(1)上，随后被刺穿。

技术领域

本发明涉及水冷式电缆及其制造工艺。

背景技术

水冷式铜电缆被广泛地用于其中这种电缆必须传输特别高的电流并且因此承受相当大的焦耳热的行业中。每根电缆由多根铜线绳组成，所述铜线绳缠绕在中空支撑管上并且在它们的端部处接合至铜端子。电缆还具有橡胶覆盖物，所述橡胶覆盖物通过非磁性的不锈钢带固定至该端子。水通过从一个端子进入并且通过相对的端子离开而沿着电缆的整个长度流动，并且容许电缆以高电流密度工作。上述电缆具有达大约2-4年的平均寿命。

特别地，这种类型的电缆还被用于旨在由废料生产钢的电弧炉中。在这些炉中，通过电弧使废料熔化，所述电弧在以120°圆周地布置的三个石墨电极之间反射。由于大约1000伏的工作电压以及可达100KA以上的电极电流，所使用的变压器以非常高的功率(大约数百MVA的量级)工作：为了传输如此高的电流，为三相中的每一相以并行格式组装2至4根电缆，总计6至12根。电缆是二次电系统中的唯一柔性部件并且使得能够实现电极的运动，电极随着废料的体积由于熔化而减少而在熔化炉内降低，然后移动以容许打开炉的拱顶来插入新的废铁负载。

每次铸造熔化两至三个负载的废料，其中现代化的炉每天能够进行35次以上的铸造：因此，炉的拱顶每天可能被打开甚至一百次以上。在该步骤中，从炉朝管辐射的热量达到介于200℃与400℃之间的温度。

在运行期间，高电流生成强电磁场，该强电磁场引起随时间变化的高强度力(也被称为“洛伦兹力”)。这些力在电缆上产生机械应力，该机械应力以各种方式起作用：每根绳的线被朝绳轴线吸引，从而在线之间产生磨损；电缆内的绳被朝电缆轴线吸引，从而在绳自身之间产生磨损；同相的电缆被朝该相的轴线吸引，而其它相的电缆被排斥，从而导致强烈的电缆振动、拍打和摩擦，这导致电缆覆盖物过早地磨损，并且在内部绳及其组成线上引起巨大的应力。

可以以几种方式制造这些电缆：最常见的设计是“绳捻(rope lay)”设计，所述绳捻设计由一定数量的平行铜绳形成，所述铜绳具有相同的横截面并且环形地布置在通常为橡胶管的柔性支撑件上；绳的数量可以根据电缆的总横截面而为4至16根。

为了解决上面所列出的缺点，并且如文献US3265803中所述，将预刺穿的护套装配至每根绳上，以限制由与相邻绳的摩擦所引起的磨损。该护套通常被装配至仅仅一半的铜绳上并且不排除与冷却水接触，从而确保良好的热交换。

替代地，如文献FR2559613中所述，使护套在挤压工艺期间被直接刺穿，其中必须使用更复杂且昂贵的仪器来实现非均匀的覆盖，当在存在强电磁场的情况下使用时，这可能引起问题。

通过钎焊或机械压制接合至绳的端子被施加至“绳捻”电缆的端部。

然后，外部橡胶管被装配至配备有端子的绳上并且利用不锈钢夹固定，以确保对它进行密封以抵抗在电缆内流动的冷却水的压力。

使用“绳捻”电缆的主要缺点是强电磁场引起降低电缆本身的平均寿命的振动和冲击。

发明内容

因此，本发明的目的是消除上述缺点。

特征在于各权利要求的本发明通过借助挤压将具有均匀厚度的覆盖护套施加至构成电缆的所有绳上而实现该目的，所述覆盖护套随后被刺穿。要解决的问题是如何在不损坏铜的情况下在已被填充的覆盖物上进行刺穿。

通过本发明获得的主要优点基本上是，新的覆盖物保持铜绳更紧凑，从而限制铜绳的运动能力并且减少由其组成铜线之间的摩擦所引起的磨损：这使得电缆具有更长的预期寿命。